public class BinarySearchTree {
    /**
     * 时间复杂度：
     * 最坏：O(logN)
     * 最好：O(N)
     */

    static class TreeNode {
        public int val;
        public TreeNode left;
        public TreeNode right;

        public TreeNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public TreeNode root = null;

    /**
     * 查找二叉搜索树中指定的val值
     *
     * @param val
     * @return
     */
    public TreeNode find(int val) {
        // 从根节点开始查找
        TreeNode cur = root;
        while (cur != null) {
            if (cur.val == val) {
                // 找到返回结点
                return cur;
            } else if (cur.val > val) {
                // 当前结点值大于目标结点
                cur = cur.left;
            } else {
                // 当前结点小于目标结点
                cur = cur.right;
            }
        }
        // 找不到
        return null;
    }

    /**
     * 二叉搜索树的中序遍历
     *
     * @param root
     */
    public void inOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        inOrder(root.left);
        System.out.print(root.val + " ");
        inOrder(root.right);
    }

    /**
     * 二叉搜索树的插入
     * 特点：但对于同一个关键码集合，如果各关键码插入的“次序”不同，可能得到不同结构的二叉搜索树
     *
     * @param val
     */
    public boolean insert(int val) {
        // 如果当前根节点为空，则插入到根节点
        if (root == null) {
            root = new TreeNode(val);
            return true;
        }
        TreeNode cur = root;
        // 记录插入位置的父节点
        TreeNode parent = null;
        // 寻找插入位置
        while (cur != null) {
            if (cur.val > val) {
                parent = cur;
                cur = cur.left;
            } else if (cur.val < val) {
                parent = cur;
                cur = cur.right;
            } else {
                // 如果二叉搜索树中已存在，直接返回
                System.out.println("已存在:" + val);
                return false;
            }
        }
        // 构造插入结点
        TreeNode node = new TreeNode(val);
        // 此时 parent 结点指向插入位置的父节点
        if (parent.val > val) {
            parent.left = node;
        } else {
            parent.right = node;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 二叉搜索树的删除
     *
     * @param val
     */
    public void remove(int val) {
        TreeNode cur = root;   //待删结点，从root开始找
        TreeNode parent = null;//待删结点的父节点
        while (cur != null) {
            if (cur.val == val) {
                removeNode(cur, parent);
                return;
            } else if (cur.val > val) {
                //为了不出错，parent哪里用写哪里
                parent = cur;
                cur = cur.left;
            } else {
                parent = cur;
                cur = cur.right;
            }
        }
        System.out.println("不存在：" + val);
    }

    private void removeNode(TreeNode cur, TreeNode parent) {
        if (cur.left == null) {
            // 1.如果待删除结点左孩子为空
            if (cur == root) {
                //左孩子为空的前提下，cur为根节点
                cur = cur.right;
            } else if (parent.left == cur) {
                //左孩子为空的前提下，cur为父节点的左树
                parent.left = cur.right;
            } else {
                //左孩子为空的前提下，cur为父节点的右树
                parent.right = cur.right;
            }
        } else if (cur.right == null) {
            // 2.如果待删除结点右孩子为空
            if (cur == root) {
                //右孩子为空的前提下，cur为根节点
                cur = cur.left;
            } else if (parent.left == cur) {
                //右孩子为空的前提下，cur为父节点的左树
                parent.left = cur.left;
            } else {
                //右孩子为空的前提下，cur为父节点的右树
                parent.right = cur.left;
            }
        } else {
            // 3.如果待删除结点左右孩子都不为空

            //这里是cur.left!=null && cur.right!=null的情况
            //替换删除：（找到右树里的最小值替换删除/找到左树的最大值替换删除）
            //下面展示找到右树里的最小值替换删除
            TreeNode minParent = cur;
            TreeNode min = cur.right;
            while (min.left != null) {
                minParent = min;
                min = min.left;
            }
            //此时 min 的左边一定为空
            //值替换
            cur.val = min.val;
            if (minParent.right == min) {
                // 当右树根结点没有左孩子，那么 minParent.right 是右子树的最小值
                minParent.right = min.right;
            } else {
                // 当右子树的根节点有左孩子，那么 minParent.left 是右子树的最小值
                minParent.left = min.right;
            }
        }
    }


}